Domů     Ostatní
Skrytý stav mezi kapalinou a pevnou látkou byl možná objeven
Martin Janda 27.8.2023

Na první pohled vypadá sklo jako jednoznačně pevná látka. Jenže pohled na vnitřní uspořádání jeho částic vnáší v tomto ohledu nemálo pochybností. Uvnitř totiž sklo vypadá spíše jako kapalina zamrzlá v čase.

Tzv. amorfní pevné látky, jako je právě sklo, se vzpírají jednoduchému vysvětlení. Nový výzkum naznačuje, že někde mezi kapalným a pevným stavem se nachází druh skupenství, o jehož existenci věda dosud neměla tušení..

V běžném životě se kolem nás vykytují tři základní stavy hmoty: pevný, kapalný a plynný. Každý z nich je definován vztahy mezi jejich částicemi a okolím. Když se jeden z nich změní v jiný, fyzici tuto proměnu označují jako stavový přechod.

Hmota je však o něco složitější než aby se vešla do tří skupenství. Například atomy se mohou zahřát natolik, až vytvoří plazmu. Mezi skupenství se počítají třeba i Kvark-gluonové plazma, Bose-Einsteinův kondenzát a některé další stavy.

Amorfní pevné látky jsou zvláštní směsi uspořádaných pevných látek a volně vázaných kapalin. Zatímco částice v pevných látkách mají tendenci vytvářet předvídatelná spojení se svými sousedy, jakmile se při vhodně nízkých teplotách uzamknou, amorfní pevné látky mají ve svém nitru neuspořádané uspořádání kapaliny.

Jak tato zdánlivě nahodilá spojení přecházejí z viskózních proudů proudících molekul do statické krajiny, není zdaleka tak zřejmé.

Pokud použijeme sklo jako nejznámější příklad, jeho složky kyslík a křemík při zahřátí tečou. Při pomalém ochlazování se tyto částice stihnou zformovat do uspořádané krystalické struktury, kterou známe jako křemen.

Pokud se ochladí rychle, částice si nějakým záhadným způsobem zachovají svou vnitřní strukturu neuspořádanou; to je bod, kdy se z něj stane amorfní pevná látka, a teplota, při které k tomu dojde, je teplota nástupu.

Podle vědců Dimitriose Fraggedakise, Muhammada Hasyima a Kranthiho Mandadapua z Kalifornské univerzity v Berkeley jsou na teplotní hranici přechlazených kapalin a pevných látek statické částice mají tendenci „škubat“ sebou na místě.

Fraggedakis, Hasyim a Mandadapu použili výpočty a simulace v kombinaci s výsledky dřívějších experimentů, aby zjistili, že tento přechod nemusí být tak čistý a vyznačuje se zvláštní aktivitou částic pohybujících se mezi normálním kapalným a přechlazeným stavem.

„Naše teorie předpovídá teplotu nástupu naměřenou v modelových systémech a vysvětluje, proč chování přechlazených kapalin kolem této teploty připomíná pevné látky, přestože jejich struktura je stejná jako struktura kapaliny,“ vysvětluje Mandadapu.

„Teplota nástupu pro dynamiku skelných látek je jako teplota tání, která ‚přetaví‘ přechlazenou kapalinu v kapalinu. To by mělo platit pro všechny přechlazené kapaliny nebo sklovité systémy.“.

Přestože celkový tok atomů v přechlazené kapalině je v podstatě nulový, částice jsou neklidné a neustále mění svou konfiguraci, i když jsou uvízlé na místě, což vede k pohybům, které se nazývají excitace.

Badatelé zjistili, že excitací vázané páry se při teplotě nástupu rozpojují, což způsobuje, že materiál ztrácí svou tuhost a chová se jako kapalina. „Naše práce spočívá v mikroskopickém pochopení toho, co odděluje přechlazenou kapalinu od vysokoteplotní kapaliny,“ říká Mandadapu.

„Ze základního vědeckého hlediska je fascinující zkoumat, proč tyto přechlazené kapaliny vykazují pozoruhodně odlišnou dynamiku než běžné kapaliny, které známe.“.

Související články
Žáby po celém světě ohrožuje houba Batrachochytrium dendrobatidis. Způsobuje jim vysoce nakažlivé infekční onemocnění, kterému tyto snadno podléhají. Ochranu a čas na zotavení poskytují žábám tak zvané žabí sauny, sluncem vyhřáté cihly s otvory, ve kterých mohou žáby spočinout. Sauny pomáhají, ale vyhráno v souboji s houbou žáby stále nemají. Batrachochytrium dendrobatidis způsobuje žábám tak […]
Americká kosmická agentura NASA využije vodíkové vozidlo Toyota Lunar Cruiser pro svou nadcházejí pilotovanou misi na Měsíc. Šestikolové vozítko pro jízdu po povrchu umožní vědcům ještě detailnější průzkum zemské družice. Zapojení lunárního křižníku je jedním z hlavních bodů dohody o spolupráci, kterou NASA uzavřela s Japonskou agenturou pro výzkum vesmíru JAXA. Projekt stavby lunárního křižníku […]
Jen v Česku si míchu poraní až tři stovky lidí ročně. Následky narušení tohoto křehkého spletence nervových vláken jsou zpravidla nevratné. Anebo ne? Kristýna Kárová z Ústavu experimentální medicíny AV ČR se možnostmi regenerace axonů po míšním poranění intenzivně zabývá. Potřebuju podrbat na nose, vyhodnotí mozek a vyšle motorickou drahou míchy signál do svalů ruky, […]
„Alkoholové desinfekce na ruce zabíjí většinu bakterií, virů a plísní již do několika sekund.“ poutá většina reklam na desinfekce. Každý takovou viděl, zvlášť v posledních letech. Tyto náhodné reklamy nepřímo odpovídají na otázku, zda se viry řadí mezi živé organismy. Jen co je živé, dá se zabít. Nebo se to z tohoto reklamního tvrzení dá alespoň odvodit. […]
Vědci nyní lépe rozumí tomu, jak lidské buňky skládají molekulární nůžky, které stříhají RNA. Jde o další krok k pochopení, jak naše buňky čtou a překládají informaci uloženou ve své DNA. Proces popsal tým expertů z Ústavu molekulární genetiky AV ČR a Mikrobiologického ústavu AV ČR za pomoci mezinárodního týmu. Výsledky jejich nového výzkumu publikoval […]
reklama
Nejčtenější články
za poslední
24 hodin    3 dny    týden
reklama
Nenechte si ujít další zajímavé články
reklama
Copyright © RF-Hobby.cz